JP2011017379A - ガスタンク - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数及び製造工程を削減して製造コストを抑えることができ、また、溶着箇所からのガス漏出の虞も払拭することが可能なガスタンクを提供する。
【解決手段】筒状をなす胴体部１１ａの長手方向両端側に長手方向外側に向かうに従い漸次縮径する肩部１１ｂが形成されたガスタンク１１であって、筒状の樹脂ライナ１３と、樹脂ライナ１３の長手方向両端に設けられたバルブ側口金部材１２Ａ及びエンド側口金部材１２Ｂとを備え、樹脂ライナ１３の両端に設けられたバルブ側口金部材１２Ａ及びエンド側口金部材１２Ｂは、肩部１１ｂを形成するフランジ部３２を有し、樹脂ライナ１３は、胴体部１１ａを形成する筒状部１３ａを有し、フランジ部３２の端部と筒状部１３ａの端部とが接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、水素等のガスが常圧よりも高い所定の高圧状態で充填されるガスタンクに関する。

水素をはじめとするガスが高圧で充填されるガスタンクは、ガスバリア性を有する内側の樹脂ライナと、樹脂ライナの外周に配置されたＦＲＰ（繊維強化プラスチック）からなる補強層との二層構造の容器本体を有しており、この容器本体の両端に口金が取り付けられている。樹脂ライナは、長手方向にて複数に分割されたライナ構成部材を、レーザ溶着により接合して構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２４７８９２号公報

ところで、ガスタンクは、口金が取り付けられる長手方向両端側に、長手方向外側に向かうに従い漸次縮径するドーム状の肩部を有している。
このため、射出成形で作製される樹脂ライナは、成形金型からの取り出しを考慮して、少なくとも長手方向一端側に直線部を有するように複数のライナ構成部材に分割し、これらライナ構成部材同士をレーザ溶着しているが、このような構造であると、ガスタンクの構成部品点数が多く、また、ライナ構成部材同士をレーザ溶着する工程も必要となり、製造コストが嵩んでしまう。また、ライナ構成部材同士の溶着箇所からのガスの漏出の虞も生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、部品点数及び製造工程を削減して製造コストを抑えることができ、また、溶着箇所からのガス漏出の虞も払拭することが可能なガスタンクを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のガスタンクは、筒状をなす胴体部の長手方向両端側に長手方向外側に向かうに従い漸次縮径する肩部が形成されたガスタンクであって、筒状の樹脂ライナと、前記樹脂ライナの長手方向両端もしくは一端に設けられた口金部材とを備え、前記口金部材は、前記肩部を形成するフランジ部を有し、前記樹脂ライナは、前記胴体部を形成する筒状部を有し、前記フランジ部の端部と前記筒状部の端部とが接合されているものである。

この構成のガスタンクによれば、樹脂ライナの長手方向の少なくとも一端に設けられた口金部材が肩部を形成するフランジ部を有し、このフランジ部の端部と胴体部を形成する樹脂ライナの筒状部の端部とが接合された構造を有するので、樹脂ライナの長手方向の少なくとも一端側をガスタンクの肩部を形成する形状にする必要がなくなる。

そして、樹脂ライナは、いわゆるアンダーカット部分を有しない形状になるため、射出成形によって作製する際に成形金型から容易に取り出し可能な形状とすることができる。よって、樹脂ライナを複数の分割体として作製して互いに溶着させるといった必要がなくなり、部品点数及び製造工程が削減される。
また、樹脂ライナ同士の溶着箇所がなくなるので、溶着箇所からのガス漏出の虞も払拭される。

本発明のガスタンクにおいて、前記口金部材は前記樹脂ライナの長手方向両端に設けられ、前記口金部材の一方が機能部品を装着可能なバルブ側口金部材である一方で、他方が前記樹脂ライナの端部開口を封鎖するエンド側口金部材である場合には、前記バルブ側口金部材にのみ、前記フランジ部が形成されていても良い。

一般に、バルブ側口金部材は、該バルブ側口金部材に装着される機能部品（例えば、バルブ）の種類によって形状を変える必要が生じることから、複雑な形状になりがちであるのに対し、エンド側口金部材は、バルブ側口金部材と比較して、単純あるいは統一化可能な形状であることが多い。したがって、エンド側口金部材に接続される樹脂ライナの肩部形状も、バルブ側口金部材に接続される樹脂ライナの肩部形状と比較して、単純あるいは統一化可能な形状であることが多い。

したがって、上記構成からなる本発明のガスタンクによれば、樹脂ライナの長手方向端部のうち、単純あるいは統一化可能な形状であることが多いエンド側口金部材が取り付けられる側の長手方向端部の形状を、ガスタンクの肩部を形成する形状とすることができる。これにより、装着される機能部品の種類によらず、樹脂ライナの形状の共通化を図ることが可能となる。

本発明のガスタンクにおいて、前記フランジ部の端部と前記筒状部の端部とは、両端部間にシール部材を介在させて圧入により接合されたものでもよい。

この場合において、前記両端部のうちの一方の端部には、その内周側に凹みが形成されてなる断面Ｌ字状の第１の接合段部が形成されており、前記両端部のうちの他方の端部には、その外周側に凹みを形成してなる断面Ｌ字状の第２の接合段部が形成されており、前記第１の接合段部と第２の接合段部とがそれらの間にシール部材を介在させて嵌合されたものでもよい。

本発明のガスタンクによれば、部品点数及び製造工程を削減して製造コストを抑えることができ、また、溶着箇所からのガス漏出の虞も払拭することができる。

本発明の一実施形態に係るガスタンクの構造を説明するためのガスタンクの断面図である。 図１に示すガスタンクを構成している樹脂ライナ及び口金部材の断面図である。 本発明の他の実施形態に係るガスタンクの構造を説明するための樹脂ライナ及び口金部材の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るガスタンクについて説明する。
図１は、常圧よりも所定圧高い高圧ガス（例えば、水素ガス）を内部に充填保管するためのガスタンク１１を示すもので、このガスタンク１１は、円筒状に形成された胴体部１１ａと、この胴体部１１ａの長手方向両端側にて長手方向外側に向かうに従い漸次縮径するドーム状の肩部１１ｂとを有しており、その内部が、各種のガスを貯留する貯留空間Ｓとなっている。

このガスタンク１１は、常圧のガスを充填することもできるし、常圧に比して圧力が高められたガスを充填することもできる。すなわち、本発明のガスタンク１１は、高圧ガス容器として機能することができる。

例えば、燃料電池システムでは、高圧の状態で用意された燃料ガスを減圧して、燃料電池の発電に供している。本発明のガスタンク１１は、高圧の燃料ガスを貯留するのに適用することができ、燃料ガスとしての水素や、圧縮天然ガス（ＣＮＧガス）などを貯留することができる。ガスタンク１１に充填される水素の圧力としては、例えば３５ＭＰａあるいは７０ＭＰａがあり、ＣＮＧガスの圧力としては、例えば２０ＭＰａである。以下では、高圧水素用のガスタンク１１を例に説明する。

ガスタンク１１は、貯留空間Ｓを形成する内殻２１と、この内殻２１の外周を覆う補強層１４からなる外殻２２との二層構造を有している。外殻２２を構成する補強層１４は、例えば、炭素繊維とエポキシ樹脂を含むＦＲＰ（繊維強化プラスチック）からなり、内殻２１の外表面を被覆するようにこれを巻きつけている。

図２に示すように、口金部材１２は、例えば、アルミニウムなどの金属で形成され、これら口金部材１２は、ガスタンク１１の長手方向一端側がバルブ側口金部材１２Ａであり、ガスタンク１１の他端側がエンド側口金部材１２Ｂである。これらバルブ側口金部材１２Ａ及びエンド側口金部材１２Ｂは、それぞれ円筒部３１を有しており、この円筒部３１の外周における長手方向中間部には、フランジ部３２が形成されている。

このフランジ部３２は、半球状（あるいはドーム状）に形成されており、このフランジ部３２によってガスタンク１１の肩部１１ｂが形成されている。このフランジ部３２は、その端部における内周側に凹みを形成してなる断面Ｌ字状の接合段部３２ａが形成されている。

バルブ側口金部材１２Ａは、その円筒部３１の中心に、内周面にめねじが形成された取付孔３３を有しており、配管やバルブアッセンブリ（バルブボデー）などの機能部品を取付孔３３にねじ込むことにより、バルブ側口金部材１２Ａに接続可能となっている。例えば、燃料電池システムにおけるガスタンク１１では、バルブや継手等の配管要素を一体的に組み込んだバルブアッセンブリを介して、貯留空間Ｓと図示省略した外部のガス流路との間が接続され、貯留空間Ｓに水素が充填されると共に貯留空間Ｓから水素が放出される。なお、エンド側口金部材１２Ｂの円筒部３１は、端部開口が封鎖された構造を有している。

樹脂ライナ１３は、ガスバリア性を有する合成樹脂を射出成形したもので、円筒形状の筒状部１３ａを有しており、この樹脂ライナ１３の筒状部１３ａによってガスタンク１１の胴体部１１ａが形成されている。この樹脂ライナ１３には、その筒状部１３ａの長手方向両端部における外周側に凹みを形成してなる断面Ｌ字状の接合段部１３ｂが形成されている。

そして、この樹脂ライナ１３に対して、その長手方向両端側から口金部材１２のそれぞれのフランジ部３２を圧入によって接合させることにより、口金部材１２のフランジ部３２と樹脂ライナ１３の筒状部１３ａとからガスタンク１１の内殻２１が形成される。なお、樹脂ライナ１３と口金部材１２との圧入接合箇所では、互いの接合段部１３ｂ，３２ａが係合（嵌合）され、それぞれの接合段部１３ｂ，３２ａに設けられたＯリングなどのシール部材３５によって気密状態に接合されている。

以上説明したように、上記実施形態のガスタンク１１によれば、樹脂ライナ１３の長手方向両端に設けられたバルブ側口金部材１２Ａ及びエンド側口金部材１２Ｂが肩部１１ｂを形成するフランジ部３２を有し、このフランジ部３２の端部と胴体部１１ａを形成する樹脂ライナ１３の筒状部１３ａの端部とが圧入によって接合された構造を有するので、樹脂ライナ１３の長手方向両端側において、ガスタンク１１の肩部１１ｂを形成する形状とする必要がなくなる。

したがって、樹脂ライナ１３は、射出成形によって作製する際に成形金型から容易に取り出し可能な、いわゆるアンダーカット部分を有しない、円筒形状とすることができる。よって、樹脂ライナ１３を複数の分割体として作製して互いに溶着させる必要がなくなり、部品点数及び製造工程を削減することができる。また、樹脂ライナ１３の溶着箇所がなくなるので、溶着箇所からのガス漏出の虞の問題も払拭することができる。

次に、本発明に係るガスタンクの他の実施形態について説明する。
なお、以下の説明において、図１，２に示したガスタンク１１と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明は省略するものとする。また、本実施形態に係るガスタンク５１においては、図示の都合上、外殻２２を構成する補強層１４の図示を省略している。

この実施形態に係るガスタンク５１では、図３に示すように、長手方向一端側に接合段部１３ｂが形成された樹脂ライナ６１の長手方向他端側のみが、ガスタンク５１の肩部１１ｂを形成する形状の半球状部１３ｃとされており、この半球状部１３ｃに、エンド側口金部材１２Ｂが取り付けられている。

この樹脂ライナ６１に取り付けられるエンド側口金部材１２Ｂは、径方向外方へ向かって次第に窄まる断面形状の鍔部５２を有している。
このエンド側口金部材１２Ｂは、樹脂ライナ６１の半球状部１３ｃに形成された装着孔１３ｄに、鍔部５２が樹脂ライナ６１に当接するまで円筒部３１が圧入されて装着され、Ｏリングなどのシール部材５３によって気密状態に接合されている。

そして、この実施形態に係るガスタンク５１の場合も、樹脂ライナ６１の長手方向一端に設けられたバルブ側口金部材１２Ａが肩部１１ｂを形成するフランジ部３２を有し、このフランジ部３２の端部と胴体部１１ａを形成する樹脂ライナ６１の筒状部１３ａの長手方向一端部とが接合された構造を有するので、樹脂ライナ６１の長手方向一端側において、ガスタンク５１の肩部１１ｂを形成する形状とする必要がなくなる。

したがって、樹脂ライナ６１は、射出成形によって作製する際に成形金型から容易に取り出し可能な、いわゆるアンダーカット部分を有しない、断面Ｕ字形状とすることができる。よって、樹脂ライナ６１を複数の分割体として作製して互いに溶着させる必要がなくなり、部品点数及び製造工程を削減することができる。また、樹脂ライナ６１の溶着箇所がなくなるので、溶着箇所からのガス漏出の虞の問題も払拭することができる。

ところで、一般には、装着されるバルブなどの機能部品によって形状が複雑に変わるバルブ側口金部材１２Ａと比較して、エンド側口金部材１２Ｂは単純あるいは統一化可能な形状であることが多い。
したがって、この単純あるいは統一化可能な形状のエンド側口金部材１２Ｂが取り付けられる樹脂ライナ６１の長手方向他端部を、肩部１１ｂを形成する形状の半球状部１３ｃとすることにより、装着されるバルブの種類によらず、樹脂ライナ６１の形状の共通化を図ることが可能となり、製造コストのさらなる低減を図ることができる。

なお、上記各実施形態では、肩部１１ｂが縮径して半球状（あるいはドーム状）に形成されたガスタンク１１，５１を例にとって説明したが、ガスタンク１１，５１の形状としては、半球状（あるいはドーム状）の肩部１１ｂを有するものに限らず、例えば、断面角形の肩部を有するものでも良い。
また、ガスタンク１１，５１の長手方向両端に口金部材１２を設けた場合について説明したが、ガスタンク１１，５１としては、長手方向一端側だけに口金部材１２を設けたものでも良い。

１１，５１…ガスタンク、１１ａ…胴体部、１１ｂ…肩部、１２…口金部材、１２Ａ…バルブ側口金部材、１２Ｂ…エンド側口金部材、１３…樹脂ライナ、１３ａ…筒状部、１３ｂ…接合段部（第２の接合段部）、３２…フランジ部、３２ａ…接合段部（第１の接合段部）。

Claims (4)

1. 筒状をなす胴体部の長手方向両端側に長手方向外側に向かうに従い漸次縮径する肩部が形成されたガスタンクであって、
   筒状の樹脂ライナと、前記樹脂ライナの長手方向両端もしくは一端に設けられた口金部材とを備え、
   前記口金部材は、前記肩部を形成するフランジ部を有し、
   前記樹脂ライナは、前記胴体部を形成する筒状部を有し、
   前記フランジ部の端部と前記筒状部の端部とが接合されているガスタンク。
2. 請求項１に記載のガスタンクであって、
   前記口金部材は前記樹脂ライナの長手方向両端に設けられ、
   前記口金部材の一方が機能部品を装着可能なバルブ側口金部材である一方で、他方が前記樹脂ライナの端部開口を封鎖するエンド側口金部材であり、
   前記バルブ側口金部材にのみ、前記フランジ部が形成されているガスタンク。
3. 請求項１又は２に記載のガスタンクであって、
   前記フランジ部の端部と前記筒状部の端部とは、両端部間にシール部材を介在させて圧入により接合されているガスタンク。
4. 請求項３に記載のガスタンクであって、
   前記両端部のうちの一方の端部には、その内周側に凹みが形成されてなる断面Ｌ字状の第１の接合段部が形成されており、
   前記両端部のうちの他方の端部には、その外周側に凹みを形成してなる断面Ｌ字状の第２の接合段部が形成されており、
   前記第１の接合段部と第２の接合段部とがそれらの間にシール部材を介在させて嵌合されているガスタンク。

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